Реализация квантового генератора случайных чисел: экстракция доказуемо случайных битовых последовательностей из коррелированных марковских цепочек

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлена экспериментальная реализация квантового генератора случайных чисел. Впервые экспериментально реализован новый метод экстракции доказуемо случайных битовых последовательностей из коррелированных последовательностей фотоотсчетов – марковских цепей. Достигнута скорость генерации 0 и 1 в 154.5 Мбит/с. Обсуждаются также фундаментальные ограничения Природы на достижение истинной – идеальной случайности.

Об авторах

К. A Балыгин

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Москва, Россия

С. П Кулик

Центр квантовых технологий, МГУ имени М. В. Ломоносова

Москва, Россия

С. Н Молотков

Академия криптографии Российской Федерации; Институт физики твердого тела имени Ю. А.Осипьяна РАН

Email: sergei.molotkov@gmail.com
Москва, Россия; Черноголовка, Россия

Список литературы

  1. M. Herrero-Collantes and J. Carlos Garcia-Escartin, Rev. Mod. Phys. 89, 015004 (2017).
  2. И. М. Арбеков, С. Н. Молотков, Успехи физических наук 191, 651 (2021).
  3. R. Shaltiel, Lect. Notes Comput. Sci. 6756, 21 (2011).
  4. A. De, Ch. Portmann, Th. Vidick, and R. Renner, arXiv:0912.5514 [quant-ph].
  5. M. Blum, Combinatorica 6, 97 (1986).
  6. J. von Neumann, Appl. Math. Ser., Notes by G. E. Forstyle, Nat. Bur. Stand. 12, 36 (1951).
  7. W. Hoeffding and G. Simon, Ann. Math. Statist. 41, 341 (1970).
  8. Q. Stout and B. Warren, Ann. Probab. 12, 212 (1984).
  9. Y. Peres, Ann. Statist. 20, 590 (1992).
  10. P. Elias, Ann. Math. Statist. 43, 865 (1972).
  11. D. Knuth and A. Yao, The complexity of nonuniform random number generation, Algorithms and Complexity: New Directions and Recent Results, Academic Press, N.Y. (1976), p. 357.
  12. T. S. Han and M. Hoshi, IEEE Trans. Inform. Theory 43(2), 599 (1997).
  13. P. A. Samuelsons, J. Amer. Statist. Assoc 63(324), 1526 (1968).
  14. H. Zhou and J. Bruck, IEEE Trans. Inform. Theory 58, 2490 (2012).
  15. Н. Винер, Р. Пэли, Преобразование Фурье в комплексной области, Наука, М. (1964), 268 с.
  16. L. Fonda, G. C. Ghirardi, and A. Rimii, Rep. Prog. Phys. 41, 587 (1978).
  17. S. N. Molotkov, Laser Phys. Lett. 20, 035202 (2023).
  18. И. М. Арбеков, С. Н. Молотков, Успехи физических наук, в печати; doi: 10.3367/UFNr.2024.02.039658.
  19. В. Ф. Бабкин, Проблемы передачи информации 7, 13 (1971).
  20. С. Н. Молотков, Письма в ЖЭТФ 105, 374 (2017).
  21. К. А. Балыгин, В. И. Зайцев, А. Н. Климов, С. П. Кулик, С. Н. Молотков, ЖЭТФ 153, 879 (2018).
  22. K. A. Balygin, V. I. Zaitsev, A. N. Klimov, S. P. Kulik, S. N. Molotkov, E. Popova, and S. Vinogradov, Phys. Lett. 14, 125207 (2017).
  23. К. А. Балыгин, В. И. Зайцев, А. Н. Климов, С. П. Кулик, Письма в ЖЭТФ 106, 451 (2017).
  24. A Statistical Test Suite for the Validation of Random Number Generators and Pseudo Random Number Generators for Cryptographic Applications, http://csrc.nist.gov/rng/SP800-22b.pdf.
  25. Г. И. Ивченко, Ю. И. Медведев, Введение в математическую статистику, Издательство ЛКИ, М. (2010), 600 с

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024